貨運直升機
2013年年底,亞馬遜的創始人杰夫•貝索斯在參加美國CBS電視臺60 Minutes(《60分鐘》)欄目專訪時,在數百萬電視觀眾前承諾,亞馬遜將用無人機配送包裹,實現30分鐘內送貨上門。貝索斯說,他知道這聽起來像是科幻小說,“但它并不是。”
而僅僅在兩年半后,用無人機顛覆現有地面物流系統已經成為了行業共識。從沃爾瑪到亞馬遜,從全球最大的包裹服務公司UPS到世界上最大的運輸公司之一DHL,都在聯手開拓無人機物流的版圖。
但是,“空中物流”不是現在市面上的大疆、3DR等消費級無人機可以承載的。可以說,用來自拍、航拍的多旋翼飛行器,在物流行業面前,就是一個“玩具”,根本無法在載重性、安全性和速度上達到小型空中物流平臺的標準。所以,在專業物流無人機領域,仍然有極大的市場空白亟待填補。
而記者近日了解到,今年新出現的紫燕無人直升機,因其高速飛行、大載荷量、安全穩定等特點脫穎而出,成為了最有潛力的空中物流平臺,很有可能會開拓無人機物流的新時代。
為此,記者采訪到了無人直升機領域的潛航者“紫燕”無人飛行器的團隊,聽他們講述無人直升機如何領跑物流“新勢力”。
為空中物流而生,工業級無人直升機完勝消費級“玩具”無人機
現在市場上,八成所謂的無人機其實都是指消費級多旋翼飛行器,即有多個旋翼來懸停、維持姿態及平飛。由于這種“多旋翼”自身具有的低技術門檻和開源模式,圍繞著多旋翼飛行器進行的產品研發和推廣層出不窮,“多旋翼”幾乎成為了無人機的代名詞。可以說,多旋翼成為了消費級和部分民用用途的首選平臺。
但是,紫燕無人飛行器有限公司創始人及CEO王江平告訴記者,多旋翼飛行器其實并非新產品,對于行業級別的無人機來說,更不是好的選擇。它在60年代就曾被美軍淘汰,只是因為其控制技術門檻比較低,才改頭換面又以消費級“無人機”的形象出現在市場上。
事實上,經過多年的行業探索,紫燕團隊認為單旋翼無人直升機才是目前最佳的工業小型化載荷飛行平臺。相比較而言,多旋翼飛行器更適合個人消費和玩具市場。
為什么這么說呢?
目前,由于氣動效率低下,多旋翼飛行器已經遇到了性能提升的瓶頸是無法突破的。
多旋翼飛行器的螺旋槳和直升機的旋翼都可以視作旋轉運動產生向上拉力的機翼。機翼的平面形狀越窄長(展弦比越大),升阻比越高,即獲得同樣拉力,所需克服的阻力越小,需用的功率越小。
機翼、螺旋槳和旋翼的翼尖(槳尖)的誘導阻力是最重要的阻力源,也消耗著最大的功率。因此,多旋翼飛行器不僅無法獲得固定翼飛機的機翼、機身和直升機槳盤所產生的氣動升力,其唯一的升力轉換部件——螺旋槳也因為數量多(槳尖多)和尺寸受限而效率極低。
而且,由于不能像直升機旋翼那樣始終保持在較高效率的氣動攻角下工作,并且多槳葉的轉動方向是相反的,下洗氣流紊亂,多旋翼飛行器的升力效率更是大打折扣。
正是效率問題,直接導致了多旋翼飛行器不僅飛行性能低劣效率差、航速低、航時短,更難以大型化,實現高載重荷。
可以看到,同等功耗下和機體結構重量下,多旋翼飛行器與直升機相比,在飛行性能和經濟性上的差距可謂相差甚遠。
這也就注定了多旋翼飛行器只能滿足拍照、娛樂等民用輕量消費級需求,而無人直升機才會是目前物流行業的最佳解決方案。所以谷歌、DHL、亞馬遜等涉足無人機物流應用的國際巨頭,拋棄了利用多旋翼飛行器的運輸方式。
同時,另一方面,傳統的固定翼飛機不具備垂直起降(VTOL)能力,對于場地的要求非常高,起飛降落都需要專門的跑道或開闊的空間,而近期爆紅的四軸加固定翼模式,只是一個偷梁換柱的方案。無人直升機的垂直起降能力,由于對起降空間的需求比固定翼無人機小得多,可以有更多樣的應用場景,現實情況是很多大企業并不擁有小型直升機的制造技術能力。
那么為什么多旋翼飛行器會受到這么多創業者的追捧?
王江平透露,主要是因為多旋翼飛行器簡化了控制,沒有太多技術門檻,而且市面上已經有成熟的開源平臺,很多創業者或者學生只需要將現成的開發套件進行簡單優化,就可以推出自主品牌的無人飛行器。
相反,無人直升機在機體構型與系統集成、旋翼設計、自主控制飛行等方面具備很高的技術門檻,沒有長時間的行業積累無法得其門而入,這才有了市場對于多旋翼飛行器的熱捧。